本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）综合

雷神公司的目标是引领这些材料发展到针对当前和下一代雷达和通信系统优化的设备中。

先进的功率芯片和射频放大器依赖于氮化镓 （GaN） 等宽带隙半导体半导体材料，但是中国控制着大部分的镓的供应，并且已经对镓进行出口管制。为了应对这一挑战，美国国防部机构 DARPA（国防高级研究局）近期已委托雷神（Raytheon）公司 开发基于人造金刚石和氮化铝（AlN）的超宽带隙半导体。

雷神公司的目标是引领这些材料发展到针对当前和下一代雷达和通信系统优化的设备中，例如射频开关、限幅器和功率放大器，以增强其功能和范围。这包括在协同传感、电子战、定向能以及集成到高超音速等高速武器系统中的应用。

凭借其 3.4 eV 带隙，GaN 已经成为高功率和高频半导体的领先材料。但是人造金刚石有可能在高频性能、高电子迁移率、极端热管理、更高功率处理和耐用性至关重要的应用中超越 GaN 的能力（其带隙约为 5.5 eV）。然而，人造金刚石是一种新兴的半导体材料，其大规模生产仍然存在挑战。氮化铝 （AlN） 具有更宽的带隙，约为 6.2 eV，使其更适合上述应用。雷神公司尚未开发出合适的半导体。

在DARPA授予其合同的第一阶段，Raytheon 的先进技术团队将专注于开发基于金刚石和氮化铝的半导体薄膜；第二阶段将专注于研发及改进金刚石和氮化铝技术，以用于更大直径的晶圆，特别是针对传感器应用。

根据合同条款，雷神公司必须在三年内完成这两个阶段。这也凸显了该项目的紧迫性。Raytheon 将 GaN 和 GaAs 集成到雷达应用中已经拥有丰富的经验，因此 DARPA 选择了该公司。

“这是向前迈出的重要一步，将再次彻底改变半导体技术，” 雷神公司先进技术总裁 Colin Whelan 说。“雷神公司在为国防部系统开发类似材料（如砷化镓和氮化镓）方面拥有丰富的成熟经验。通过将这一开创性的历史和我们在先进微电子方面的专业知识相结合，我们将努力使这些材料成熟起来，迎接未来的应用。”

去年七月份，商务部和海关总署发布公告，决定对镓、锗相关物项实施出口管制，自2023年8月1日起正式实施。

规定实施后，出口商如果想开始或继续出口，将需要向商务部申请许可证，并需要报告海外买家及其申请的详细信息。商务部应当自收到出口申请文件之日起进行审查，或者会同有关部门进行审查，并在法定时限内作出准予或者不予许可的决定。对国家安全有重大影响的本公告所列物项的出口，商务部会同有关部门报国务院批准。

有专家表示，中国通过出口许可制，可以厘清这些关键金属出口的最终用户和用途，以规避危害国家安全和利益的风险。

镓和锗这两种金属通常被归类为“小金属”，在自然界中通常不会单独发现这些金属，作为精炼厂的副产品以小浓度生产的，这些精炼厂专注于锌或氧化铝等其他更主流的原材料。

镓是一种低熔点高沸点的稀散金属，有“电子工业脊梁”的美誉。镓具有高导电性、中等导热性和液态低毒等特性,是一种很有前途的合成智能功能材料的原料，有良好的导电性，可以很容易地与许多其他金属结合形成低熔点合金。

美国军方依靠氮化镓的特性来有效传输开发中的最先进雷达的功率。氮化镓还被用于雷神公司正在制造的爱国者导弹防御系统的替代品。

从产量来看，中国产量占比全球镓产量最高。德国和哈萨克斯坦分别于2016年和2013年停止了镓生产。（2021年德国宣布将在年底前重启初级镓生产）， 匈牙利和乌克兰分别于 2015 年和 2019 年停止镓生产。

镓早在第二次世界大战期间就被认为是一种战略性和关键金属，目前镓的世界总储量约 23 万吨，中国的镓金属储量居世界第一，约占世界总储量的 80%-85%。其中被列入出口管制中的砷化镓作为第二代半导体材料的代表，在高频、高速、高温及抗辐照等微电子器件研制中占有主要地位；半绝缘砷化镓材料主要用于雷达、卫星电视广播、微波及毫米波通信、无线通信（以手机为代表）及光纤通信等领域；氮化镓作为典型的第三代半导体材料，是目前世界上最先进的半导体材料，是新兴半导体光电产业的核心材料和基础器件，在手机快充、 5G通信、 电源、 新能源汽车、LED 以及雷达等方面具有远大的应用前景。

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